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Einzelradaufhängung angetriebener Räder für Fahrzeuge, insbesondere
Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Einzelradaufhängung angetriebener
Räder für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mittels Pendelhalbachswellen,
die verschiebbar im Ausgleichsgetriebegehäuse gelagert und durch je einen im wesentlichen
in Fahrtrichtung schwingenden Dreiecklenker, der mit seiner Basis schwenkbar am
Rahmen bzw. Aufbau angeordnet ist, geführt sind.
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Bei den bekanntem Ausführungen dieser Art ist die Schwingungsachse
der die Räder führenden Lenker parallel oder diagonal zur Fahrzeuglängsachse gerichtet
und verläuft durch das getriebeseitige Gelenk der schwingenden Halbachswelle. Der
wirksame Halbmesser dieser Pendelachsen ist damit durch die Länge der die Räder
treibenden Halbachswellen und ebenso ihr Anfangsmomentanzentrum in Höhe des Schnittpunktes
einer gedachten Linie vom Radaufstandspunkt durch das Antriebsgelenk über dem Achsgetriebe
gegeben. Diese Aufhängungen sind deshalb starken Spur- und Sturzänderungen unterworfen
und infolge ihres hohen Momentanzentrums bei Kurvenfahrt unruhig mit der Neigung
zum Übersteuern des Fahrzeuges, was auf die großen Raddruckunterschiede der Achsen
zurückzuführen ist. Um Radierbewegungen der Fahrzeugräder auf der Fahrbahn zu vermeiden,
sind bei einer dieser Radaufhängungen die unter der Wirkung von Drehstabfedern stehenden
und durch ein hochkant gestelltes Federblatt gebildeten Führungsstreben der Räder
durch in Querrichtung nachgiebige Federn oder Gummiblöcke zusätzlich abgestützt.
Diese Abstützung hat jedoch keinen Einfluß auf die festgelegte Hubkurve der Räder.
Um die Hubkurve der Räder beim Durchfedern zwangsweise auf einer flacheren Bahn
zu führen als der an sich vorgegebenen Bahn der Halbachse, ist es bekannt, eine
Lenkerkonstruktion vorzusehen, durch welche die Halbachse beim Schwingen verkürzt
und verlängert wird. Zur Erzwingung einer der lotrechten angenäherten Radbewegung
ist eine Lenkeranordnung unterhalb der Radachse nahe des Ausgleichgetriebes vorgesehen,
welche die Bodenfreiheit des Fahrzeuges erheblich vermindert, wenn sie von entsprechender
Wirkung sein soll. Da diese Radaufhängungen außerdem nur dann durchführbar sind,
wenn ein die Achsantriebswelle umgebendes Achsrohr zur Aufnahme der gesamten Querkräfte
vorgesehen ist, ergibt sich eine aufwendige und teuere Konstruktion, deren Anwendung
auf Sonderfälle beschränkt ist.
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Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß
jede der Pendelhalbachswellen mit einem nachgiebigen Zwischenglied gekuppelt ist,
welches durch den Dreiecklenker auf einer im wesentlichen parallel zur Fahrzeugmittelebene
verlaufenden Bahn geführt und in einem Abstand unterhalb der Halbachswellen nahe
der Radebene mit dem Radträger verbunden ist. Dadurch wird eine Radaufhängung mit
zwangsweise auf einer flachen Hubkurve geführten Rädern geschaffen, bei welcher
die aus der Längsführung des Rades im Hinblick auf die quer dazuliegende Halbachswelle
auftretenden Zwangskräfte keinen Einfluß auf den ungestörten Ablauf der Radbewegung
haben, wobei gleichzeitig erreicht wird, daß das Anfangsmomentanzentrum, wie an
sich bekannt, unterhalb des Achsantriebes zu liegen kommt. Dabei ist ein einfacher
Aufbau der Radaufhängung bei sicherer Aufnahme der am Rad wirkenden Kräfte gewährleistet,
so daß die Achsantriebswelle weitgehend entlastet ist. Darüber hinaus sind die zusätzlichen
Aufwendungen für die Radaufhängung gering und umfassen über den gebräuchlichen Rahmen
hinaus lediglich einen Stützlenker in Verbindung mit dem nachgiebigen Zwischenglied,
das vorzugsweise durch mit dem Radträger verbundene Gummisegmente gebildet wird.
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Eine für die Radführung besonders geeignete Ausführung ergibt sich
dadurch, daß das Zwischenglied durch eine Gummihülse gebildet wird, welche zwischen
dem Dreiecklenker und dem Radträger mit senkrecht zur Halbachswelle gerichteter
Drehachse eingefügt ist. Ohne die vorteilhafte Wirkungsweise der Radführung wesentlich
zu beeinflussen, ist es, um die Kosten zu senken, möglich, das Zwischenglied aus
beiderseits eines der Lenkerarme angeordneten Gummipuffern zu bilden, gegen welche
der andere Lenkerarm des Dreiecklenkers gespannt ist.
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Schneidet die Schwingungsachse des Dreiecklenkers die Drehachse der
Halbachswelle in einem Punkt, welcher außerhalb der Ebene des Rades der gegenüberliegenden
Fahrzeugseite liegt, so wird eine weitere Erhöhung der Kurvenstabilität des Fahrzeuges
bei
weiter verringerter Spuränderung erreicht. Gleichzeitig ist
daduch die Auslenkung der Halbachswelle vermindert. Der Dreiecklenker umfaßt vorteilhaft
zwei Arme, wovon der eine Arm mit der Radfederung und der andere Arm mit dem Zwischenglied
verbunden ist. Dadurch ist der Dreiecklenker auf einer breiten Basis befestigt,
ohne den Raum für die übrigen Fahrzeugteile einzuengen. Die Radaufhängung ist damit,
insbesondere für Hecktriebwerke, geeignet und bietet den weiteren Vorteil, daß die
Führungsglieder des Rades das Triebwerk nicht belasten. Der mit der Radfederung
z. B. einer Drehstabfeder verbundene Arm des Lenkers wird vorteilhaft durch ein
hochkant gestelltes Federblatt gebildet, wodurch die am Dreiecklenker wirkenden
Zwangskräfte federnd nachgiebig aufgenommen werden. In Ausführungen, bei welchen
zur Abfederung der Räder eine Drehstabfeder dient, welche von einem Querträger umgeben
ist, wird eine günstige Halterung des Dreiecklenkers dadurch erreicht, daß die gabelartig
zueinander angestellten Arme des Dreiecklenkers am Querträger befestigt sind. Dadurch
kann die Radaufhängung in bekannter Weise mit einem abnehmbar am Wagenkasten befestigten
Hilfsrahmen verbunden und zusammen mit dem hierauf gelagerten Hecktriebwerk als
Ganzes ausgebaut werden.
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In den Zeichnungen, welche beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung
zeigen, stellt dar F i g. 1 eine schematische Darstellung der angetriebenen Hinterräder
eines Kraftfahrzeuges mit der erfindungsgemäßen Radaufhängung, F i g. 2 eine Draufsicht
auf die Radaufhängung gemäß der F i g. 1, F i g. 3 eine Seitenansicht der schematisch
dargestellten Radführungsglieder, F i g. 4 eine Draufsicht auf die Radaufhängung
eines angetriebenen Hinterrades eines Kraftfahrzeuges, teilweise im Schnitt, dessen
Führung durch übereinander angeordnete Führungslenker erfolgt, F i g. 5 eine Ansicht
der Radaufhängung in Pfeilrichtung R nach der F i g. 4, teilweise im Schnitt, F
i g. 6 eine Draufsicht auf das angetriebene Hinterrad eines Kraftfahrzeuges mit
einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radaufhängung, teilweise im
Schnitt, F i g. 7 eine Ansicht in Pfeilrichtung R' nach der F i g. 6, teilweise
im Schnitt, und F i g. 8 ein Schnitt nach der Linie VIII-VIII der F i g. 7, wobei
das Fahrzeugrad strichpunktiert eingezeichnet ist.
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Die Hinterräder 1 des Kraftfahrzeuges nach den F i g. 1 bis 3 werden
durch Halbachswellen 2 angetrieben, welche in bekannter Weise unter Vermittlung
eines Universalgelenkes 3 verschieb- und verschwenkbar im Getriebegehäuse 4 gelagert
sind. Zur Führung der Räder 1 dienen Lenker 5, deren Schwingungsachse X-X senkrecht
zur Fahrzeugmittellängsachse Y-Y (F i g. 2) verläuft. Da die Radaufhängung auf beiden
Seiten gleich ausgeführt ist, wird im folgenden nur eine Seite beschrieben. Der
Lenker 5 ist über ein nachgiebiges Zwischenglied 6 an einen Radträger 7 angelenkt,
welcher auf der Halbachswelle 2 gelagert ist. Das Zwischenglied 6 ist mit einem
durch das Maß e (F i g. 3) gegebenen Abstand unterhalb der Halbachswelle 2 möglichst
nahe der Ebene A-A des Rades 1. angeordnet und wird durch den Lenker 5 zuf einer
Bahn B-B geführt, welche parallel zur Fahrzeugmittellängsebene C-C gerichtet ist.
Beim Durchfedern des Rades 1 gegen die Wirkung von Federelementen, z. B. einer Drehstabfeder
8, welche in der Schwingungsachse X-X angeordnet ist, führt der Lenker 5 das Zwischenglied
6 auf der Bahn B-B, wodurch über den Radträger 7 der Halbachswelle 2 eine Hubkurve
aufgezwungen wird, deren Krümmungshalbmesser r (F i g. 1) größer ist, d. h. flacher
verläuft, als der durch das Gelenk 3 der Halbachswelle gegebene Krümmungshalbmesser
r' einer normalen Pendelhalbachse. Richtet man bei der zuletzt genannten Achse ein
Lot L auf die Tangente der durch den Krümmungshalbmesser r' gegebenen Hubkurve im
Radaufstandspunkt S, so ist der Momentanpol M für die Anfangsfederung der Achse
über der Halbachswelle 2 gegeben. Nachdem jedoch der Radaufstandspunkt S zwangsweise
auf dem größeren Krümmungshalbmesser r geführt wird, ergibt ein hierauf errichtetes
Lot L' einen Momentanpol M' der Achse, welcher unterhalb der
Halbachswelle 2 zu liegen kommt, was für die Radlastverteilung günstig ist. Durch
die Wahl eines geeigneten Abstandes e zwischen der Halbachswelle und dem Zwischenglied
6 kann der Krümmungshalbmesser r, welchen das Rad beschreibt, kleiner oder größer
gehalten werden, wodurch die Spur- und Sturzveränderungen sowie die Lage des Momentanpols
M' in einer wählbaren Größenordnung zu halten sind. Es kann somit der Verlauf der
Momentanachse der Hinterräder der Momentanachse der Vorderräder in solcher Weise
angepaßt werden, daß der übersteuerungstendenz des Fahrzeuges entgegengewirkt wird
mit dem Ziel, ein neutrales Fahrverhalten bei Kurvenfahrt zu erhalten.
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Die Zwangsbewegungen, welche die Halbachswelle einerseits und der
Lenker andererseits gegeneinander ausführen, werden durch das Zwischenglied sowie
eine besondere Lenkerausbildung aufgenommen, welche in den F i g. 4 bis 8 gezeigt
ist.
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Die Hinterräder 10 der in den F i g. 4 und 5 dargestellten Hinterradaufhängung,
von welcher nur eine Fahrzeugseite gezeigt ist, sind mit einer Antriebswelle
11 verbunden, die über ein Universalgelenk 12
verschieb- und schwenkbar
im Ausgleichkegelrad 13 eines Ausgleichsgetriebes 14 gelagert ist. Das Ausgleichgetriebe
14 ist mit dem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe 15 in einem Hecktriebsatz 16 zusammengefaßt.
Zur Führung des Hinterrades 10 dienen in Erweiterung des Ausführungsbeispieles
nach den F i g. 1 bis 3 zwei übereinander angeordnete, in Fahrtrichtung F schwingende
Lenker 17, 18, welche an einen Radträger 19 angelenkt sind. Der Radträger 19 stützt
sich mit zwei mit Abstand voneinander angeordneten Kugellagern 20 auf der Halbachswelle
11 ab. Der Lenker 18 dient als Druckstrebe zur Aufnahme der aus der Beschleunigung
des Fahrzeuges resultierenden Kräfte und ist oberhalb der Halbachswelle
11 an einem Ansatz 21 des Radträgers 19 mittels eines Kugelgelenkes
22 befestigt. Das gegenüberliegende Ende des Lenkers ist durch ein weiteres Kugelgelenk
23 mit dem Wagenkasten 24, bzw. wenn ein selbständiges Fahrgestell vorhanden ist,
mit dessen Rahmen verbunden. Der Lenker 17 besteht aus zwei Armen 25, 26, welche
ein Lenkerdreieck mit den Endpunkten a, b, c bilden. Die durch die Punkte
a
und 6 gegebene Schwingungsachse X-X des Lenkerdreiecks verläuft im Gegensatz
zu der Ausführung nach den F i g. 1 bis 3 leicht geneigt zur Fahrzeugmittellängsachse
Y-Y, wodurch die Achse X-X die Drehachse der Halbachswelle 11 in einem Punkt
schneidet,
welcher außerhalb der Ebene des Rades der gegenüberliegenden Fahrzeugseite liegt.
Der Arm 25 des Lenkerdreiecks a, b, c wird durch ein hochkant gestellte Federblatt
gebildet, das über eine Hülse 27 mit einer die Radfederung bewirkenden Drehstabfeder
28 verbunden ist. Die Hülse 27 ist über vorgespannte Gummiringe 29 in einem Querträger
30 gelagert, der zugleich die Drehstabfeder 28 umgibt. Am Querträger 30 ist ein
Halter 31 angebracht, welcher zur Aufnahme eines Kugelgelenkes 32 des Lenkerarmes
26 dient. Der Lenkerarm 26 besitzt einen Flansch 33, an welchem das freie Ende des
Lenkerarmes 25 mittels Schrauben 34 befestigt ist. In Verlängerung des Flansches
33 besitzt der Arm 26 eine Büchse 35 zur Aufnahme eines nachgiebigen Zwischengliedes
36, welches durch eine Gummihülse 37 gebildet wird, deren Drehachse D-D senkrecht
zur Achse der Halbachswelle 11 gerichtet ist. Das Zwischenglied 36 ist zusammen
mit dem Arm 26 des Lenkerdreiecks durch eine in der Achse D-D verlaufende Schraube
38 an eine mit dem Radträger 19 aus einem Stück bestehende Konsole 39 angelenkt.
Der Anlenkpunkt c liegt mit einem gewünschten Abstand e unterhalb der Halbachswelle
11 nahe der Ebene A-A des Rades.
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Beim Durchfedern des Rades wird der Punkt c des Lenkerdreiecks auf
einer durch die Schwingungsachse X-X gegebene Kreisbahn B-B parallel zur Fahrzeugmittellängsebene
C-C bewegt, wodurch, wie in den F i g. 1 bis 3 dargestellt, der Aufstandspunkt S
des Rades 10 in einer flach gehaltenen Hubkurve r mit dem Momentanpol M' unterhalb
der Achse der Halbachswelle 11 geführt wird.
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Durch die Neigung der Schwingungsachse X-X gegenüber der Mittellängsachse
Y-Y des Fahrzeuges wird die Auslenkung des Rades, d. h. seine Sturzänderung gering
gehalten, wodurch in vorteilhafter Weise die aufzubringende Seitenführungskraft
vermindert werden kann. Die Radaufhängung zeichnet sich des weiteren durch geringe
Spuränderungen und dadurch aus, daß die am Rad wirkenden Seitenkräfte nicht am Triebwerk
angreifen und dieses belasten. Die aus der Radfederung resultierenden Zwangsbewegungen
von Lenker und Halbachswelle werden durch eine Verwendung des als Federblatt ausgebildeten
Lenkerarmes 25 des Lenkerdreiecks und die Gummihülse 37 ausgeglichen, wobei die
Halbachswelle 11 in ihrem Antriebszahnrad 13 hin- und herbewegt wird. Der an den
Radträger 19 angeschlossene Lenker 18 nimmt die Ausgleichsbewegungen mit Hilfe seiner
Kugelgelenke 22, 23 auf.
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In den F i g. 6 bis 8 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Radaufhängung gezeigt, bei welcher, um die Herstellungskosten zu verringern, die
Führungsglieder des Rades und das nachgiebige . Zwischenglied vereinfacht ausgeführt
bzw. angeordnet sind.
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Der Antrieb des Hinterrades 40 erfolgt, wie bei der vorstehend beschriebenen
Ausführung, vom Ausgleichgetriebe 41 eines Hecktriebsatzes 42 über das Kegelrad
43 und die Halbachswelle 44, deren getriebeseitiges Ende durch ein Universalgelenk
45 verschieb- und schwenkbar im Kegelrad 43 gelagert ist. Der Hecktriebsatz 42 ist
unter Vermittlung von Gummilagern 46 hängend an einem Hilfsrahmen 47 befestigt,
welcher aus zwei Querträgern 48, 49 sowie Längsträgern 50 besteht, welche über die
Halbachswelle 44 hinweg gekröpft sind. Der Hilfsrahmen 42 ist in bekannter Weise,
z. B. elastisch mittels Gummilager 51, am Wagenkastenoberbau befestigt und kann
zusammen mit dem Antriebsaggregat und den Rädern ausgebaut werden.
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Zur Führung des angetriebenen Rades 40 ist ein in Fahrtrichtung schwingender
Lenker 52 mit dem Lenkerdreieck a', b', c' vorgesehen. Der Lenker 52 besteht
aus zwei Armen 53, 54, welche im Winkel zueinander angeordnet sind. Der Arm 53 ist
über eine Hülse 55 mit einer Drehstabfeder 56 verbunden, welche den Querträger 48
des Hilfsrahmens 47 durchsetzt und in der Fahrzeugmittellängsachse Y-Y fest eingespannt
ist. Die Hülse 55 stützt sich unter Vermittlung eines vorgespannten Gummiringes
57 im Querträger 48 ab. Der Arm 54 des Lenkers 52 ist mit einem Gummilager 58 versehen
und mit einem Halter 59, welcher am Querträger 48 angebracht ist, schwenkbar verbunden.
Das gegenüberliegende Ende des Lenkerarmes 54 besitzt ein gegen den Lenkerarm 53
zu abgewinkeltes Endstück 60. Das Endstück 60 durchsetzt den Lenkerarm 53 und ist
unter Zwischenschaltung von zu beiden Seiten des Lenkerarmes 53 angeordneten Gummipuffern
61 gegen diesen gespannt. Um eine übermäßige Deformation der Gummipuffer 61 zu vermeiden,
sind zwischen .denselben Stützschalen 62 angeordnet. Die gegeneinandergespannten
Arme 53, 54 des Lenkers 52 sind unterhalb der Halbachswelle 44 nahe der Radebene
A-A an einem verlängerten Flansch 63 eines Radträgers 64 angelenkt, welcher sich
durch zwei mit Abstand voneinander angeordnete Kugellager 65 auf der Halbachswelle
44 abstützt. Der Flansch 63 des Radträgers 64 ist mit einem Ansatz 66 zur Halterung
eines Stoßdämpfers 67 versehen, dessen oberes Ende an einem Zapfen 68 des Querträgers
49 befestigt ist.
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Beim Durchfedern des Rades 40 wird der Punkt c' des Lenkerdreiecks,
wie bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel, auf einer durch die Schwingungsachse
X-X gegebenen Kreisbahn B-B parallel zur Fahrzeuglängsmittelebene C-C bewegt, wodurch
der Aufstandspunkt S des Rades gleichfalls auf einer flach verlaufenden Hubkurve
r mit dem Momentan-pol M' unterhalb der Achse der Welle 44 geführt wird. Die beim
Radhub auftretenden Zwangsbewegungen werden von den Gummipuffern 61 und dem Lenkerarm
53 aufgenommen, welcher zu diesem Zweck als hochkant gestelltes Federblatt ausgebildet
ist. Infolge ihrer einfachen Ausführung ist diese Hinterradaufhängung insbesondere
für Kleinwagen geeignet und bringt eine wesentliche Verbesserung des Fahrkomforts,
da vor allem der übersteuerungstendenz des Fahrzeuges wirkungsvoll entgegengewirkt
wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
So kann .beispielsweise das nachgiebige Zwischenglied zwei achsgleich zueinander
angeordnete Gummipuffer umfassen, wodurch die Lagerbasis des Lenkerdreiecks größer
gehalten werden kann. Außerdem ist es für bestimmte Achskombinationen möglich, den
Punkt c des Lenkerdreiecks in der Null-Lage über der Halbachswelle anzuordnen, wodurch
bei gleichbleibend flacher Hubkurve der Momentanpol der Anfangsfederung höher zu
liegen kommt.